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連接器塑料破裂的分析

發(fā)布時(shí)間:2011-02-17

中心議題:

  • 一般塑料爆裂的二種情況
  • 彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件
  • 剪切力強(qiáng)度條件
  • 一些連接器塑不易爆裂的原因

連接器中的塑料破裂一般有以下兩種情況:

1、此時(shí)可改用結(jié)合強(qiáng)度較強(qiáng)的材料,如PA。

2、塑料與端子干涉太大而破裂。當(dāng)塑料與結(jié)合線強(qiáng)度不足而破裂。如LCP 結(jié)晶速度太快,結(jié)合線強(qiáng)度較低,容易產(chǎn)生破裂,端子干涉太大超過(guò)材料的彎曲強(qiáng)度時(shí),塑料發(fā)生破裂,此時(shí)可減小干涉量。塑料破裂的本質(zhì)是其實(shí)際彎曲強(qiáng)度超過(guò)了其許用彎曲強(qiáng)度。下面從材料力學(xué)的角度試著對(duì)其詳細(xì)分析。

根據(jù)材料力學(xué),當(dāng)L/B>5 時(shí),梁能否正常工作主要取決于梁的正應(yīng)力強(qiáng)度條件;當(dāng)L/B<5時(shí),應(yīng)同時(shí)滿足正應(yīng)力強(qiáng)度條件和剪切力強(qiáng)度條件。連接器中塑料與端子配合時(shí),其力學(xué)模型是截面為矩形的固定梁,且一般L/B<5,故應(yīng)同時(shí)滿足正應(yīng)力強(qiáng)度條件和剪切力強(qiáng)度條件。

一、彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件如下

σmax=Mmax/W=0.25*F*L/(b*h²/6)=(3* F*L)/(2* b*h²)<=[σ] (1)

f=(F*L³)/(48*E*I)

F=(4* E* f *b* h³)/ L³ (2)

將式(2)代入式(1),則得

σmax=6* f*E *h/ L²<=[σ] (3)

其中,f 表示最大撓度;

h 表示材料厚度;

l 表示材料長(zhǎng)度;

[σ]表示許用彎曲強(qiáng)度

二、剪切力強(qiáng)度條件

根據(jù)材料力學(xué),矩形截面的剪切力強(qiáng)度條件是:

τmax =(Fmax*S)/(I*b)

=(0.5F*b*0.5h*0.25h)/(b*h³/12*b)

=3F/(4*b*h²)<=[τ] (4)

其中,S 表示中性軸以下(或以上)的截面面積對(duì)中性軸的靜矩。

將式(2)代入式(4),則得

τmax =3* E*h*f/ L³<=[τ] (5)

三、問(wèn)題

1. 根據(jù)式(3)、(5),在相同干涉量的情況下,塑料材厚h 越薄,最大正應(yīng)力或最大剪切力越小,產(chǎn)品越安全,但這與實(shí)際情況不符合。

2. 將式(3)兩邊同時(shí)除以E,則得在相同長(zhǎng)度、相同厚度、相同干涉量的情況下,不同材質(zhì)的[σ]/E 若越大,則該種材料越不易破裂。若以上推導(dǎo)正確,如《連接器塑料特性舉例》所列數(shù)據(jù),PA6T PBTPA66 應(yīng)該一樣不易破裂,但實(shí)際PA6T 卻易破裂,此問(wèn)題該如何解釋?

針對(duì)以上兩問(wèn)題,我請(qǐng)教了荷蘭化工(DSM戴嘉慶先生,他的解釋如下:

1、薄的壁厚與厚的壁厚,在端子干涉量相同時(shí),其實(shí)際最大撓度 f 并不相同!由于塑料比金屬?gòu)?qiáng)度硬度低, 其表面靠近金屬處產(chǎn)生塑性變形,從而撓度變低,因而影響σmax 降低。而厚的塑料壁厚比薄的塑料壁厚易于產(chǎn)生塑性變形 (可理解為所吸收的能量), 因而不易破裂。

2、在所述前提下,不同材質(zhì)的[σ]/E 若越大,則該種材料越不易破裂,推導(dǎo)正確。PA6T所引用的數(shù)據(jù)為PA6T 在良好的成形條件下得到標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試條,然后再在測(cè)試條上測(cè)量得到的數(shù)據(jù)。而由于實(shí)際在PA6T 成形連接器時(shí),因?qū)庸l件要求高 (如模溫等),較難得到理想的如物性表所示的強(qiáng)度韌性, 所以較易破裂。

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